نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار

2 دانشگاه حکیم سبزواری دانشکده فنی و مهندسی

چکیده

تایتین طویل‌ترین پروتئین بدن است که در میوفیبریل‌های عضله‌ها‌ی قلبی و اسکلتی یافت می‌شود. این پروتئین با طولی حدود یک میکرومتر شامل ناحیه‌های PEVK(دربردارنده‌ی آمینو اسیدهای پرولین، گلوتامیک اسید، والین و لیزین)، قلمروهای ایمونوگلوبولین و فیبرونکتین است. در عضلات، تایتین دارای خاصیت الاستیک منحصر به فردی در ناحیه‌ی باند I در سارکومر بوده واز این رو مسئول بازگرداندن عضله به طول استراحت خود در حین انقباض‌های برون گرا است.I27 (بیست و هفتمین قلمروی ایمونوگلوبولین) به عنوان یکی از ناحیه‌های پر اهمیت تایتین معرفی شده و از ویژگی‌های مهم این ناحیه اتصال با یون کلسیم است. حضور یون کلسیم در I27، این ناحیه را باردار کرده و سبب تغییر پی اچ می شود. در این پژوهش با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده، تغییرات نیروی باز شدگی برای قلمروی I27 با در نظر گرفتن پی اچ‌های مختلف در سه حالت خنثی، اسیدی و بازی بررسی شده است. نتایج نشان دادند که نیروی بازشدگی قلمرو I27 به صورت قابل توجهی وابسته به تغییرات پی اچ بوده و از این رو با افزایش و یا کاهش مقدار پی اچ و فاصله گرفتن از حالت خنثی مقدار آن کاهش می یابد. بدین ترتیب که در حالت خنثی بیشترین نیرو برای شکستن پیوندهای هیدروژنی و آغاز فرآیند بازشدگی مورد نیاز است. با توجه به نتیجه حاصله از این پژوهش، می توان در صورت سخت‌تر شدن بیش از حد تایتین و بروز مشکل در باز شدگی، با تغییرات پی اچ در محدوده‌ی موردنظر عملکرد مناسب‌تری برای تایتین ایجاد نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of pH changes on the unfolding force of titin immunoglobulin domain I27 using steered molecular dynamic simulation

نویسنده [English]

  • Mohaddese Abidi 1

1 Department of Mechanical Engineering, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran

چکیده [English]

Titin is the longest protein found in striated skeletal and cardiac muscle myofibrils. This protein with a length of about 1µm, has multiple domains consisting of PEVK region (proline, glutamic acid, valine, and lysine residues), and immunoglobulin-like (Ig) and fibronectin domains. In muscles, titin owns unique elastic properties in the I-band region and it is responsible for restoration of muscle to its slack length during the passive contractions. I27 (27th immunoglobulin domain) is one of the important regions of titin which has been studied extensively by researchers. An important feature of this region is the connection with calcium ion which charges the region and causes pH to change. In this paper the unfolding force of I27 domain has been investigated by considering various pHs in three states of neutral, acidic and basic, using steered molecular dynamic simulations. The results showed that unfolding stiffness of I27 domain depends significantly on pH changes. It decreases by increasing or decreasing pH value and getting away from the neutral state. In the neutral state the highest value of force is needed to break the hydrogen bonds and start the unfolding process. According to the results, titin’s performance can be improved by changing pH. This proves useful in cases where titin is stiffer than usual or there is a malfunction in the unfolding process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Titin
  • pH changes
  • Steered molecular dynamic simulation
  • Unfolding force